Este documento descreve uma metodologia para o planeamento e projeto de redes informáticas, incluindo a decomposição hierárquica em subsistemas, planos de análise para cada subsistema e faseamento das atividades do projeto desde a análise de requisitos até aos testes finais.

1. DEI FCTUC Edmundo Monteiro, Fernando Boavida
Planeamento e projecto de redes
Edmundo Monteiro
http://www.dei.uc.pt/~edmundo
Fernando Boavida
http://www.dei.uc.pt/~boavida
Departamento de Engenharia Informática
FCTUC

2. Engenharia de Redes, DEI FCTUC Edmundo Monteiro, Fernando Boavida 2
Objectivos
Análise dos aspectos metodológicos
relativos à construção de redes
informáticas
Metodologia de planeamento e projecto
Faseamento dos projectos

3. Engenharia de Redes, DEI FCTUC Edmundo Monteiro, Fernando Boavida 3
Plano
Metodologia
Decomposição hierárquica
Planos de análise
Faseamento das actividades
Faseamento
Análise de requisitos
Planeamento
Projecto
Assistência ao projecto
Testes e ensaios

4. Engenharia de Redes, DEI FCTUC Edmundo Monteiro, Fernando Boavida 4
Metodologia
Decomposição hierárquica em vários
subsistemas
Planos de análise, desde as aplicações à
cablagem
Faseamento de actividades, desde a
análise de requisitos aos testes finais

5. Engenharia de Redes, DEI FCTUC Edmundo Monteiro, Fernando Boavida 5
Decomposição hierárquica
Subsistema horizontal
Cablagem horizontal
Equipamento activo dos distribuidores de
piso
Subsistema de backbone de edifício
Cablagem de backbone de edifício
Equipamento activo dos distribuidores de
edifício

6. Engenharia de Redes, DEI FCTUC Edmundo Monteiro, Fernando Boavida 6
Decomposição hierárquica (cont.)
Subsistema de backbone de campus
Cablagem de backbone de campus
Equipamento activo dos distribuidores de
campus
Subsistema de acesso
Circuitos e equipamentos de comunicação
com o exterior da LAN

7. Engenharia de Redes, DEI FCTUC Edmundo Monteiro, Fernando Boavida 7
Decomposição hierárquica (cont.)
Subsistema de distribuição
Redes ou circuitos de interface entre redes privadas
e redes de núcleo
Equipamento de up-link dos nós do subsistema de
acesso aos nós do subsistema de núcleo
Subsistema de núcleo (core)
Nós e circuitos principais de uma infra-estrutura
(normalmente, de um operador de
telecomunicações)

8. Engenharia de Redes, DEI FCTUC Edmundo Monteiro, Fernando Boavida 8
Decomposição hierárquica
WAN
e/ou
MAN
LAN
Subsistema de
núcleo
(core)
Subsistema de
distribuição
Subsistema de
acesso
Subsistema de
backbone campus
Subsistema de
backbone edifício
Subsistema
horizontal
WAN / MAN
LAN

9. Engenharia de Redes, DEI FCTUC Edmundo Monteiro, Fernando Boavida 9
Planos de análise
Aplicações telemáticas
Arquitecturas protocolares
Sistemas de cablagem
Tecnologias de comunicação
Aspectos de gestão
Aspectos de segurança
Equipamento de comunicações

10. Engenharia de Redes, DEI FCTUC Edmundo Monteiro, Fernando Boavida 10
Planos de análise (cont.)
Aplicações telemáticas
Identificação das aplicações
Caracterização
Parâmetros de funcionamento
Locais a abranger
Tendo em vista a satisfação dos requisitos de
comunicação

11. Engenharia de Redes, DEI FCTUC Edmundo Monteiro, Fernando Boavida 11
Planos de análise (cont.)
Arquitectura protocolares
Identificação das arquitecturas protocolares a
suportar nos diferentes níveis hierárquicos
Cablagem
Definição dos sistemas de cablagem nos diferentes
níveis hierárquicos da LAN
Fibra óptica (tipo)
UTP (Cat)
Backbone de voz (nº pares)

12. Engenharia de Redes, DEI FCTUC Edmundo Monteiro, Fernando Boavida 12
Planos de análise (cont.)
Tecnologias de comunicação
Identificação das tecnologias de comunicação a
suportar nos diferentes níveis hierárquicos
LAN: Ethernet, ...
WAN: circuito alugado, ATM, SDH, ...
Aspectos de gestão
Caracterização das necessidades de gestão da
infra-estrutura
Passivos
Activos

13. Engenharia de Redes, DEI FCTUC Edmundo Monteiro, Fernando Boavida 13
Planos de análise (cont.)
Segurança
Identificação dos aspectos de segurança nos
diversos níveis da hierarquia
Segurança nas comunicações internas
Segurança nas comunicações de e para o exterior
Zonas públicas e zonas privadas
Equipamento de comunicações
Caracterização das necessidades em termos de
equipamento de comunicações
Switchs
Routers
Firewall, ...

14. Engenharia de Redes, DEI FCTUC Edmundo Monteiro, Fernando Boavida 14
Faseamento
Certificação
TesteTeste
Fiscalização
Assistência ao projectoAssistência
Medições e orçamento
Peças desenhadas
Definição das condições de instalação
EspecificaçãoProjecto
Dimensionamento
Definição da arquitectura lógica
Definição do modelo de funcionamentoPlaneamento
Identificação das condicionantes
Levantamento das necessidades
Definição dos objectivos do projectoRequisitos
TarefasFase

15. Engenharia de Redes, DEI FCTUC Edmundo Monteiro, Fernando Boavida 15
Três dimensões de um projecto
Hierarquização
Subsistema de core
Subsistema de distribuição
Subsistema de acesso
Subsistema de backbone de campus
Subsistema de backbone de edifício
Subsistema horizontal
R
equisitos
Planeam
ento
Projecto
A
ssistência
Teste Faseamento
Segurança
Equipamento
Aplicações
Arquitectura
Cablagem
Tecnologias
Gestão
Planos de análise

16. Engenharia de Redes, DEI FCTUC Edmundo Monteiro, Fernando Boavida 16
Fase 1: Análise de requisitos
Definição dos objectivos
Levantamento das necessidades
Identificação das condicionantes

17. Engenharia de Redes, DEI FCTUC Edmundo Monteiro, Fernando Boavida 17
Fase 1: Análise de requisitos (cont.)
Definição dos objectivos
Quais os serviços a suportar pela infraestrutura ?
Quais os locais a abranger ?
Quais as características de cada um dos locais ?
Quais as ligações ao exterior necessárias ?
O que é que já existe em funcionamento ?

18. Engenharia de Redes, DEI FCTUC Edmundo Monteiro, Fernando Boavida 18
Fase 1: Análise de requisitos (cont.)
Levant. das necessidades: funcionalidade
Grupos de utilizadores por necessidades
Suporte de aplicações tradicionais
Suporte de voz ou vídeo na infra-estrutura
Suporte de aplicações multimédia
Suporte de novas aplicações
Outras (quais?)

19. Engenharia de Redes, DEI FCTUC Edmundo Monteiro, Fernando Boavida 19
Levant. das necessidades: abrangência
Localização dos edifícios
Localização dos postos de trabalho
Necessidades de acesso remoto
Necessidades de acesso a outras entidades
Necessidades de acesso ao exterior
Outras (quais?)
Fase 1: Análise de requisitos (cont.)

20. Engenharia de Redes, DEI FCTUC Edmundo Monteiro, Fernando Boavida 20
Fase 1: Análise de requisitos (cont.)
Levant. das necessidades: qualidade
Suporte de aplicações best-effort
Suporte de aplicações adaptativas
Suporte de aplicações continuous media
Outras (quais?)

21. Engenharia de Redes, DEI FCTUC Edmundo Monteiro, Fernando Boavida 21
Fase 1: Análise de requisitos (cont.)
Levant. das necessidades: segurança
Confidencialidade
Autenticação
Integridade
Não-repúdio
Controlo de acesso
Outras (quais?)

22. Engenharia de Redes, DEI FCTUC Edmundo Monteiro, Fernando Boavida 22
Fase 1: Análise de requisitos (cont.)
Levant. das necessidades: disponibilidade
Necessidades elevadas de disponibilidade?
Aplicações críticas para a instituição
Tempo médio entre falhas
Tempo de reparação
Outras (quais?)

23. Engenharia de Redes, DEI FCTUC Edmundo Monteiro, Fernando Boavida 23
Fase 1: Análise de requisitos (cont.)
Levant. das necessidades: adaptabilidade
Alteração frequente dos espaços?
Utilizadores mudam frequentemente de funções?
Outras (quais?)

24. Engenharia de Redes, DEI FCTUC Edmundo Monteiro, Fernando Boavida 24
Fase 1: Análise de requisitos (cont.)
Levant. das necessidades: escalabilidade
Previsões de crescimento da organização
Previsões de evolução no uso dos serviços
Previsão do número de utilizadores
a 1 ano
a 3 anos
Outras (quais?)

25. Engenharia de Redes, DEI FCTUC Edmundo Monteiro, Fernando Boavida 25
Fase 1: Análise de requisitos (cont.)
Levant. das necessidades:
interoperabilidade
Sistemas informáticos existentes
Sistemas de comunicação existentes
Sistemas a substituir ou a migrar
Outras (quais?)

26. Engenharia de Redes, DEI FCTUC Edmundo Monteiro, Fernando Boavida 26
Fase 1: Análise de requisitos (cont.)
Levant. das necessidades: gestão
Gestão central
Gestão remota
Integração de vários sistemas e plataformas de
gestão?
Equipa de gestão
Outras (quais?)

27. Engenharia de Redes, DEI FCTUC Edmundo Monteiro, Fernando Boavida 27
Fase 1: Análise de requisitos (cont.)
Levant. das necessidades: custo
Limitação de custos de instalação
Limitação de custos de operação
Contabilização e taxação
Global?
Por sector?
Por utilizador?
Outras (quais?)

28. Engenharia de Redes, DEI FCTUC Edmundo Monteiro, Fernando Boavida 28
Fase 1: Análise de requisitos (cont.)
Identificação de condicionantes: temporais
Datas de início ou fim de alguma das fases do
projecto
Datas de início ou fim da instalação da rede
Outras (quais?)

29. Engenharia de Redes, DEI FCTUC Edmundo Monteiro, Fernando Boavida 29
Fase 1: Análise de requisitos (cont.)
Identificação de condicionantes: operacionais
Necessidades de integração do projecto com outros projectos
em curso?
Necessidade de coordenação da instalação da infra-estrutura
com outras obras em curso?
Necessidade de realização instalação sem interrupção do
normal funcionamento da instituição?
Outras (quais?)

30. Engenharia de Redes, DEI FCTUC Edmundo Monteiro, Fernando Boavida 30
Fase 1: Análise de requisitos (cont.)
Identificação de condicionantes: ambientais
Presença de fontes de EMI?
Condicionantes em termos de agressividade mecânica?
Condicionantes em termos de agressividade química?
Condicionantes históricas ou patrimoniais?
Condicionantes de instalação (espaços técnicos)?
Outras (quais?)

31. Engenharia de Redes, DEI FCTUC Edmundo Monteiro, Fernando Boavida 31
Fase 2: Planeamento
Modelo de funcionamento
Caracterização dos grupos de utilizadores
Caracterização das aplicações a suportar
Definição da arquitectura lógica
Componentes LAN
Componentes WAN
Dimensionamento
Caracterização dos fluxos individuais e agregados
Dimensionamento das ligações

32. Engenharia de Redes, DEI FCTUC Edmundo Monteiro, Fernando Boavida 32
Fase 2: Planeamento
Modelo de funcionamento: caracterização de
utilizadores e aplicações
Exemplo
P1PPCA da sedeCMPPCATelefone
IInternetBETCP/IPVárias
G1-6Grupos A a FADTCP/IPVideoconf. p.p.
S5Serv. BD sedeBETCP/IPBase de dados
S4Serv. fich. sedeBENetBEUIFicheiros
S3Proxy WWW sedeBETCP/IPWWW geral
S2Serv. Intranet sedeBETCP/IPIntranetDep. comercial
S1Serv. E-mail sedeBETCP/IPE-mailSede50AdministraçãoG1
Id.Dst.Dest. tráfegoTráfegoArq.AplicaçãoLocalN.ºDescriçãoId.

33. Engenharia de Redes, DEI FCTUC Edmundo Monteiro, Fernando Boavida 33
Modelo de funcionamento (exemplo)
WAN
Filial A
Internet
Rede telefónica
S7
Sede
P2
P1
S1S6 S5 S2S4 S3
G1
Filial D
S10
P5
...
G3 G6
G2
G7
Best-effort
Adaptativo
Continuous-media

34. Engenharia de Redes, DEI FCTUC Edmundo Monteiro, Fernando Boavida 34
Fase 2: Planeamento
Definição da arquitectura lógica
Componentes LAN
Componentes WAN
Critérios de ordem económica
Critérios de ordem tecnológica
Critérios de ordem funcional
Critérios de ordem política

35. Engenharia de Redes, DEI FCTUC Edmundo Monteiro, Fernando Boavida 35
Arquitectura lógica (exemplo)
Internet
Rede telefónica
P1
S1
S6
S5
S2
S4
S3
G1 G2
RouterSwitch
Switch Switch
S10
P5
G6
Switch
Router
G7
S9
P4
G5
Switch
Router
S7
P2
G3
Switch
Router
S8
P3
G4
Switch
Router
G1 G2
G3 G4 G5 G6

36. Engenharia de Redes, DEI FCTUC Edmundo Monteiro, Fernando Boavida 36
Fase 2: Planeamento
Dimensionamento
Caracterização dos fluxos individuais
Fluxos best effort
Fluxos adaptativos (voz, vídeo)
Caracterização dos fluxos agregados
Dimensionamento das ligações
Dimensionamento de débito
Dimensionamento de atraso
Dimensionamento de perdas

37. Engenharia de Redes, DEI FCTUC Edmundo Monteiro, Fernando Boavida 37
Caract. de fluxos BE (exemplo)
Aplicação Tempo de
resposta
óptimo
[segundos]
Tempo de
resposta
tolerável
[segundos]
Tamanho
de bloco
normal
[Kbytes]
Tamanho
de bloco
grande
[Kbytes]
Débito
situação
nominal
[Kbps]
Débito
situação
excepção
[Kbps]
Atraso
máximo
round-trip
[ms]
Consulta de Email 10 60 2 2000 2 280 1000
Transacção WWW 5 30 10 500 16 140 500
Trans. Base Dados 1 6 0,5 100 4 140 100
Interacção remota 0,2 1 0,01 1 0,4 8 100
Transf. fich. LAN 5 30 100 30000 160 8000 500
Transf. fich. WAN 10 300 100 10000 80 280 500
Trsf. fich Internet 20 1200 100 10000 40 70 500

38. Engenharia de Redes, DEI FCTUC Edmundo Monteiro, Fernando Boavida 38
Caract. de fluxos adaptativos (exemplo)
Aplicação Codificação Débito mínimo
[Kbps]
Débito nominal
[Kbps]
Atraso máximo
round-trip [ms]
VoIP H.323 8 32 200
VCoIP H.320 (MPEG-4) 32 64 200

39. Engenharia de Redes, DEI FCTUC Edmundo Monteiro, Fernando Boavida 39
Fluxos agregados
CBA
Fluxos a
montante de A
Fluxos a
montante de B
Fluxos
agregados
em A
Fluxos
agregados
em B

40. Engenharia de Redes, DEI FCTUC Edmundo Monteiro, Fernando Boavida 40
Dimensionamento de ligações
• Partir da caracterização das necessidades de débito, de
atraso e de perdas das aplicações.
• Calcular o somatório dos débitos nominais de todos os
fluxos para todas as aplicações a montante do nó de
agregação.
• Se for possível e economicamente viável dimensionar a
ligação para suportar o somatório dos débitos nominais,
utilizar este valor como primeira estimativa para
dimensionar a ligação.

41. Engenharia de Redes, DEI FCTUC Edmundo Monteiro, Fernando Boavida 41
Dimensionamento de ligações (cont.)
• Caso não seja viável, devem ser introduzidas restrições ao
número máximo de fluxos activos de cada uma das aplicações
até ser obtido um valor para o qual seja possível dimensionar a
ligação.
• Verificar se o débito de excepção mais restritivo dos fluxos
best-effort a montante do nó de agregação é superior à
capacidade estimada da ligação.
• Somar ao valor obtido uma margem para crescimento futuro,
de forma a ajustar a capacidade da ligação em função dos
vários escalões de débito suportados pela tecnologia a utilizar
na ligação.

42. Engenharia de Redes, DEI FCTUC Edmundo Monteiro, Fernando Boavida 42
Dimensionamento LAN (exemplo)
Aplicação Débito
nominal
[Kbps]
Débito
excepção
[Kbps]
Número de
fluxos a
montante
Número de
fluxos a
jusante
Factor de
simulta-
neidade
Débito total
p/ aplicação
[Kbps]
Consulta E-mail 2 280 30 30 1,00 60
Transac. WWW 16 140 30 30 1,00 480
Transac. BD 4 140 30 30 1,00 120
Interacção remota 0,4 8 30 30 1,00 12
Transf. fich. LAN 160 8000 30 30 1,00 4800
Transf. fich. WAN 80 280 30 3 0,10 240
Trsf. fich. Internet 40 70 30 3 0,10 120
VCoIP 64 64 30 30 1,00 1920
Necessidade total de débito na ligação agregada [Kbps] 7752
Capacidade mínima da ligação (maior dos débitos de excepção suportado) [Kbps] 8000
Escalão de incremento de capacidade da ligação [Kbps] 10000
Margem de débito para evolução [Kbps] 90000
Especificação de débito da ligação agregada [Kbps] 100000
Taxa nominal de utilização da ligação agregada [%] 8%

43. Engenharia de Redes, DEI FCTUC Edmundo Monteiro, Fernando Boavida 43
Dimensionamento WAN (exemplo)
Aplicação Débito
nominal
[Kbps]
Débito
excepção
[Kbps]
Número de
fluxos a
montante
Número de
fluxos a
jusante
Factor de
simulta-
neidade
Débito total
p/ aplicação
[Kbps]
Consulta E-mail 2 280 20 6 0,30 12
Transac. WWW 16 140 20 6 0,30 96
Transac. BD 4 140 20 6 0,30 24
Interacção remota 0,4 8 20 6 0,30 2,4
Transf. fich. WAN 80 280 20 2 0,10 160
Trsf. fich. Internet 40 70 20 2 0,10 80
VoIP 32 32 20 2 0,10 64
VCoIP 64 64 20 1 0,05 64
Necessidade total de débito na ligação agregada [Kbps] 502,4
Capacidade mínima da ligação (maior dos débitos de excepção suportado) [Kbps] 280
Escalão de incremento de capacidade da ligação [Kbps] 64
Margem de débito para evolução [Kbps] 0
Especificação de débito da ligação agregada [Kbps] 512
Taxa nominal de utilização da ligação agregada [%] 98%

44. Engenharia de Redes, DEI FCTUC Edmundo Monteiro, Fernando Boavida 44
Dimens. do acesso à Internet (exemplo)
Aplicação Débito
nominal
[Kbps]
Débito
excepção
[Kbps]
Número de
fluxos a
montante
Número de
fluxos a
jusante
Factor de
simulta-
neidade
Débito total
p/ aplicação
[Kbps]
Consulta E-mail 2 280 20 6 0,30 12
Transac. WWW 16 140 20 6 0,30 96
Transac. BD 4 140 20 6 0,30 24
Interacção remota 0,4 8 20 6 0,30 2,4
Transf. fich. WAN 80 280 20 2 0,10 160
Trsf. fich. Internet 40 70 20 2 0,10 80
VoIP 32 32 20 2 0,10 64
VCoIP 64 64 20 1 0,05 64
Necessidade total de débito na ligação agregada [Kbps] 502,4
Capacidade mínima da ligação (maior dos débitos de excepção suportado) [Kbps] 280
Escalão de incremento de capacidade da ligação [Kbps] 64
Margem de débito para evolução [Kbps] 0
Especificação de débito da ligação agregada [Kbps] 512
Taxa nominal de utilização da ligação agregada [%] 98%

45. Engenharia de Redes, DEI FCTUC Edmundo Monteiro, Fernando Boavida 45
Outros aspectos do planeamento
• Disponibilidade
• MTBF – mean time between failures
• MTTR – mean time to repair
• Segurança
• Política de segurança
• Mecanismos de segurança
• Encaminhamento e endereçamento
• Atribuição de endereços
• Sub-redes
• VLAN
• Grupos de trabalho
• Isolamento de tráfego

46. Engenharia de Redes, DEI FCTUC Edmundo Monteiro, Fernando Boavida 46
Fase 3: Projecto
Parte 1: Ambiente de projecto
Objecto do projecto
Motivações
Locais a abranger
Interfaces com outros sistemas
Princípios orientadores
Resumo dos objectivos
Caracterização dos requisitos
Identificação das condicionantes
Arquitectura lógica
Estrutura hierárquica
Circuitos
Aplicações e arquitecturas
Estrutura física
Localização dos distribuidores
Cablagem
Acessos ao exterior

47. Engenharia de Redes, DEI FCTUC Edmundo Monteiro, Fernando Boavida 47
Fase 3: Projecto (cont.)
Parte 2: Especificações
Especificação de componentes passivos
Especificação do equipamento activo
Especificação de equipamento de segurança
Especificação de servidores de
comunicações
Especificação de equipamento de voz
Equipamento de gestão e manutenção

48. Engenharia de Redes, DEI FCTUC Edmundo Monteiro, Fernando Boavida 48
Fase 3: Projecto (cont.)
Parte 3: Instalação e verificação
Definição das condições de montagem de passivos
Definição das condições de instalação de equipamento
Definição das condições de Teste e Certificação
Anexos
Medições
Lista de quantidades dos componentes necessários
Peças desenhadas
Arquitectura lógica, estrutura física, traçados em planta da
cablagem, configuração dos distribuidores
Orçamento

49. Engenharia de Redes, DEI FCTUC Edmundo Monteiro, Fernando Boavida 49
Fase 4: Assistência ao projecto
Esclarecimento de opções técnicas na
fase de aquisição
Apoio à instalação
Fiscalização da instalação

50. Engenharia de Redes, DEI FCTUC Edmundo Monteiro, Fernando Boavida 50
Fase 5: testes e ensaios
Verificação da conformidade com as especificações do
projecto
Equipamento passivo
Certificação da cablagem
Equipamento activo
Verificação do correcto funcionamento de todos os
componentes
Só depois dos testes, ensaios e eventuais correcções
ou alterações é que há a entrega formal da obra pelo
instalador ao dono da obra.

51. Engenharia de Redes, DEI FCTUC Edmundo Monteiro, Fernando Boavida 51
Súmula
O Planeamento e Projecto de uma rede
informática é suportado por uma
metodologia de três dimensões
Decomposição hierárquica
Análise por planos
Faseamento de actividades

52. Engenharia de Redes, DEI FCTUC Edmundo Monteiro, Fernando Boavida 52
Leitura adicional
Capítulo 9 de Edmundo Monteiro, Fernando Boavida,
Engenharia de Redes Informáticas, FCA – Editora de
Informática, 2000.
DOVERSPIKE, Robert e SANIEE, Iraj (Ed.), Heuristic
Approaches for Telecommunications Network Management,
Kluwer Academic Publishers, 2000.
IMPRENSA NACIONAL (Ed.), Projectos de obras públicas
(instruções para cálculo dos honorários), Imprensa Nacional
– Casa da Moeda, Lisboa, 1984, (actualizado por portaria de
27-1-86, publicada no DR de 5-3-86, nº53, II série).

53. Engenharia de Redes, DEI FCTUC Edmundo Monteiro, Fernando Boavida 53
Leitura adicional (cont.)
JAIN, Raj, The Art of Computer System Performance Analysis:
Techniques for Experimental Design, Measurement, Simulation,
and Modeling, John Wiley & Son, New York, 1991.
KESHAV, S., An Engineering Approach to Computer Networking,
Addison-Wesley, Reading, Massachusetts, 1997.
McCABE, James, Practical Computer Network Analysis and
Design, Morgan Kaufmann, San Francisco, California, 1988.
MITCHELL, George, The Practice of Operational Research, John
Wiley & Son, New York, 1993.
NORRIS, Mark, DAVIS, Robert e PENGELLY, Alan, Component-
Based Network System Engineering, Artech House
Telecommunications Library, New York, 1999.